聚氨酯實(shí)驗(yàn)方案

煤礦用封孔材料硬質(zhì)聚氨酯泡沫的基礎(chǔ)研究1硬質(zhì)聚氨酯泡沫簡(jiǎn)述1.1硬質(zhì)聚氨醋泡沫的定義硬質(zhì)聚氨酷泡沫，簡(jiǎn)稱(chēng)硬泡聚氨酷或聚氨醋硬泡或硬泡 PU,是指在受到一定的負(fù)荷作用下，不會(huì)發(fā)生形變，但是當(dāng)受到的負(fù)荷過(guò)大時(shí)，發(fā)生了形變之后，不會(huì)再恢復(fù)到原來(lái)的形狀的聚氨醋泡沫材料。硬泡聚氨醋具有比強(qiáng)度較高、導(dǎo)熱系數(shù)比較低、沖擊吸能性能好、力學(xué)性能優(yōu)異、絕緣隔熱吸音良好等，較適合于支撐材料、隔熱保溫材料、路面修補(bǔ)和緩沖減震材料等。1.2硬質(zhì)聚氨醋泡沫在煤礦鉆孔封孔中的應(yīng)用由于煤礦井下的開(kāi)采條件復(fù)雜，挖掘和爆破作業(yè)的震動(dòng)強(qiáng)度較大，封孔材料必須能夠承受足夠的壓力作用，要求的封孔材料硬度性能要大，因此，煤礦的井下封孔材料常常選擇聚氨酯產(chǎn)品中的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，該材料除了具有硬度大的特點(diǎn)之外，還具有發(fā)泡倍數(shù)高、發(fā)泡迅速、泡沫致密、穩(wěn)定性好等其他優(yōu)點(diǎn)，節(jié)約了材料的用量，能夠保證材料在外力沖擊條件下不易變形，不易產(chǎn)生裂隙的要求，且聚氨酯封孔的方法簡(jiǎn)單，易于操作硬質(zhì)聚氨酯泡沫封孔材料所具有的優(yōu)良性能是其他封孔材料所無(wú)法達(dá)到的。聚氨酯硬泡因?yàn)榫哂薪^對(duì)的性能優(yōu)勢(shì)而在現(xiàn)今的煤礦鉆孔封孔應(yīng)用中迅速發(fā)展起來(lái)。目前，聚氨酯硬泡沫材料已經(jīng)應(yīng)用于瓦斯抽放鉆孔的封孔、瓦斯壓力測(cè)定鉆孔的封孔以及煤層注水的鉆孔封孔工藝中。1.3硬質(zhì)聚氨酯泡沫的合成機(jī)理聚氨酯封孔材料一般為雙組分聚氨酯泡沫材料其中A料為由異氰酸酯和聚醚多元醇反應(yīng)制備的端基為-NCH基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚體B料由聚醚多元醇、催化劑、擴(kuò)鏈劑、阻燃劑、抗靜電劑、增塑劑、表面活性劑等組成聚氨酯封孔材料的制備一般采用兩步法 ？首先將聚醚與多異氰酸酯反應(yīng)制備端基為-NCH基的預(yù)聚物作為A料并根據(jù)配方比例準(zhǔn)確稱(chēng)取B料各組分并充分?jǐn)嚢杌旌系玫紹料使用時(shí)將A料和B料按一定比例快速混合、注漿并固化在固化過(guò)程中料的-NCH基與B料中多元醇和擴(kuò)鏈劑的活潑氫反應(yīng)固化另外-NCH基團(tuán)與A料和環(huán)境中的水反應(yīng)生成聚脲的同時(shí)放出CO2發(fā)泡膨脹主要反應(yīng)分為：發(fā)泡反應(yīng)、擴(kuò)鏈反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)。在聚氨酯硬泡的合成過(guò)程中，這些反應(yīng)的速度較快。若在催化劑的存在下，有的反應(yīng)在幾分鐘就能完成，最后形成高分子量和交聯(lián)度的聚氨酯硬泡體。具體的制備反應(yīng)過(guò)程如下：（1） 發(fā)泡反應(yīng)：—-^-NCO+H2。一[^^NHCOOH] 2+CO2（2） 擴(kuò)鏈反應(yīng)：八?-NCO+HO 一-^-^-NHCOO （氨基甲酸酯）NCO+H2N **^■'-^-^'NHCONH （脲）（3） 交聯(lián)反應(yīng)：—■^v—NCO+ NHCOO ——?■^■v^l^N-COO—（脲基甲酸酯）0=CNH■、-nco+--nhconh--■-—工 -n-conh■-■-（縮二脲）0=CNH1.4煤礦井下用聚氨酯硬泡性能研究的不足目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)聚氨酯硬泡材料的力學(xué)性能研究最為廣泛，其次是阻燃性、耐高溫性、老化性等性質(zhì)，而對(duì)于聚氨酯硬泡材料的靜電性能、反應(yīng)放熱性、粘結(jié)性能以及滲透性能的研究基本沒(méi)有，然而這些性能直接關(guān)系到煤礦井下用聚氨酯硬泡的鉆孔封孔安全性問(wèn)題。靜電性能是指聚氨酯硬泡在礦山封孔應(yīng)用中，與煤壁、鉆孔壁、軟布等材料之間的摩擦靜電位大小，若靜電位較大，可能在聚氨酯硬泡封孔的過(guò)程中產(chǎn)生靜電火花，容易引起瓦斯爆炸等事故，因此，需要對(duì)聚氨酯硬泡與上述材料間的靜電位進(jìn)行測(cè)量，保證可能產(chǎn)生的靜電電位較低而無(wú)法產(chǎn)生靜電火花，確保聚氨酯硬泡圭寸孔的安全性。1.5研究?jī)?nèi)容及意義1.5.1研究?jī)?nèi)容1、聚氨酯基礎(chǔ)配方的研究確定制備硬質(zhì)聚氨酷泡沫塑料的基本配方，通過(guò)小規(guī)模單因素試驗(yàn)選擇合適的異氰酸酯、多元醇、催化劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑等原料，確定各個(gè)組分的種類(lèi)和在配方中的含量范圍，要保證混合發(fā)泡體系有適中的發(fā)泡時(shí)間， 足夠的膨脹倍率以及良好的強(qiáng)度。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以發(fā)泡時(shí)間、熟化時(shí)間、膨脹倍數(shù)為研究目標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)確定聚氨酯注漿材料的基礎(chǔ)配方。2、不同多元醇的影響在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上，考察不同多元醇4110、330、PS-3152、460以及403對(duì)硬質(zhì)聚氨酷泡沫塑料的性能影響。

3、高阻燃性的硬質(zhì)聚氨酯泡沫的研究在基本配方的基礎(chǔ)上，分別添加阻燃劑TCPP、DMMP、6200、803對(duì)其阻燃性和力學(xué)性能進(jìn)行研究?？疾觳煌淖枞紕?duì)聚氨酯注漿材料阻燃性能及力學(xué)性能的影響規(guī)律。并優(yōu)選出最優(yōu)的阻燃劑種類(lèi)及添加量。4、 硬質(zhì)聚氨酯泡沫配方的優(yōu)化為提高硬質(zhì)聚氨酯泡沫的性能，并且使其參數(shù)：起膨時(shí)間、膨脹倍率、阻燃性能等達(dá)到實(shí)際應(yīng)用所需的工藝要求，采用復(fù)配方法優(yōu)化基礎(chǔ)配方，復(fù)配的原料包括聚醚多元醇、催化劑、發(fā)泡劑。5、 放大實(shí)驗(yàn)，制得標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試。1.5.2研究目的